Iturin A与肉桂精油复配提升樱桃番茄贮藏品质

蒋梦曦，林福兴，别小妹，吕凤霞，陆兆新

(南京农业大学 食品科学技术学院，江苏 南京，210095)

樱桃番茄(Lycapersiconesculentumvar.cerasiformeAlef)是茄科番茄属番茄栽培亚种中的一个变种[1]，又名圣女果、珍珠番茄，色泽鲜红，酸甜可口，备受消费者喜爱[2]。尽管体积较小，樱桃番茄含丰富的类胡萝卜素、类黄酮和其他酚类化合物、维生素和矿物质等，是联合国粮农组织优先推广的四大水果之一[3-4]。作为一种呼吸跃变型果实，樱桃番茄皮薄多汁，果实采后贮藏和运输过程中容易遭受真菌病害而造成质量损失，这极大限制了樱桃番茄产业的发展。其中软腐病菌匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)是番茄中重要的腐败生物之一。低温贮藏和化学杀菌剂能有效控制樱桃番茄采后病害，延迟货架期[5]，但低温冷藏不足以杀死微生物，只是简单地抑制它们在储存期间的生长，化学保鲜剂对人体有毒副作用且容易造成环境污染，因此寻找绿色安全的生物源保鲜剂对控制樱桃番茄采后病害，延长樱桃番茄的货架期和提高贮藏品质具有重要意义。

伊枯草菌素 A(iturin A)是属于伊枯草菌素(iturin)家族的一种抗菌脂肽，具有强烈的抗真菌作用[6]，是一种安全且有潜力的生物源杀菌剂。LIU等[7]研究发现， iturin对链格孢菌(Alternariasolani)、镰刀菌(Fusariumsambucinum)、匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)和黄萎病菌(Verticilliumdahliae)等采后病菌有很好的抑制作用。WAEWTHONGRAK等[8]采用iturin对柑橘果实进行浸泡处理，发现用质量浓度为1 mg/mL的iturin处理可以有效控制柑橘果实绿霉病的发生。植物精油是芳香植物的高度浓缩提取物[9]，有特殊的香味，安全无毒。BOSQUEZ-MOLINA等[10]研究发现，百里香油体积分数仅为0.06% 时即可抑制炭疽病菌(Colletotrichumgloeosporioides)和匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)的菌丝生长。国内有研究表明，姜精油与壳聚糖涂膜处理对圣女果[11]和草莓[12]有良好的保鲜效果；牛至精油能在常温下延长圣女果的货架期[13]。但是有关iturin A和精油复配对樱桃番茄保鲜效果的研究未见报道。本课题组在前期研究中从野生蜂蜜筛选到1株解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)LZ-5，其发酵上清液对匍枝根霉的抑菌圈直径可达到(14.23±0.44) mm。经过鉴定，发现该菌株中具有抑菌活性的物质为iturin A[14]。本试验研究iturin A和植物精油对樱桃番茄采后主要病害的抑制效果，通过测定腐烂率、失重率、硬度、维生素C(VC)含量等相关品质指标，探讨iturin A和精油处理对樱桃番茄贮藏品质的影响，以期获得一种绿色安全的生物保鲜剂配方，从而减少化学保鲜剂的使用，并为樱桃番茄采后保鲜提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

樱桃番茄购于市场，选择大小、成熟度一致，无机械损伤的果实，分组待用。

桉叶油、茴香油、肉桂油等,江西雪松天然药用油有限公司;红菲咯啉,上海阿拉丁生化科技股份有限公司；NaOH、三氯乙酸、乙醇、抗坏血酸、葡萄糖,国药集团化学试剂有限公司。

解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)LZ-5、匍枝根霉(Rhizopusstolonifer) 均由实验室保藏。

1.2 仪器与设备

Utimate3000高效液相分析系统，美国Dionex公司；恒温恒湿箱，美国Stik公司；Orion 3-Star pH计，美国Thermo公司；PAL-1手持折光仪，日本Atago公司；CR-400 型彩色色差仪，日本Chroma Meter公司；FHM-5硬度计，日本Takemura Electric公司；UV-2450紫外可见分光光度计，日本Shimadzu公司；Centrifuge 5804R高速冷冻离心机，德国Eppendorf公司。

1.3 方法

1.3.1 Iturin A的提取

参照文献[15]提取iturin A，用无菌水将其质量浓度调整为512 μg/mL。

1.3.2 最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)测定

采用两倍稀释法[16]，以马铃薯培养液(PDB)培养基为稀释剂，在无菌96孔板中分别加入50 μL不同浓度的iturin A和精油溶液，以加入等量PDB培养基的孔作为对照；随后加入50 μL 1×104个/mLR.stolonifer孢子悬液。置于30 ℃培养箱培养48 h后观察结果。以不长菌丝的第一个孔作为最小抑菌浓度。

1.3.3 Iturin A与肉桂精油最佳处理浓度的选择

将樱桃番茄用体积分数为0.1%的次氯酸钠溶液浸泡2 min,用自来水清洗后，自然晾干。用消过毒的打孔器在樱桃番茄赤道部位制造一个直径5 mm、深2 mm的伤口，每个伤口分别加入50 μL以下液体：(1)无菌水；(2)64 μg/mL iturin A；(3)128 μg/mL iturin A;(4)256 μg/mL iturin A;(5)512 μg/mL iturin A。30 min后加入30 μL 1×104个/mLR.stolonifer孢子悬液，用PE塑料膜密封后贮藏于恒温恒湿箱中(25 ℃、相对湿度85%～95%)。72 h后取出观察并记录发病率。20个果实为1个重复，每个处理3个重复。

肉桂精油的实验方法同上，肉桂精油体积分数分别为0、0.05%、0.25%、1%、4%。

1.3.4 樱桃番茄保鲜实验

将樱桃番茄分别浸泡在(A)水；(B)1%(体积分数)肉桂精油；(C)512 μg/mL iturin A;(D)1%(体积分数)肉桂精油+512 μg/mL iturin A中，每组分别用樱桃番茄120个，重复3次。浸泡10 min，晾干后分装入保鲜袋中，放入恒温恒湿箱(30 ℃、相对湿度85%～95%)中保藏，分别于0、3、6、9、12、15 d取样测定指标。每组另取20个樱桃番茄放入保鲜袋，用于腐烂率和失重率的测定，每处理3个重复。

1.3.5 品质指标测定

腐烂率：果实表面出现腐烂或者霉斑即视作腐烂。计算如公式(1)所示：

(1)

失重率：采用称重法进行测定。计算公式如下：

失重率/%=

(2)

色差：用CR-400色差计测定，在每个果实赤道部位选取2点进行测定，记录a*、b*值，计算a*/b*的值，每个处理测定10次，取平均值[17]。

硬度：在果实赤道附近取相对的2点，用FHM-5硬度计测定硬度，每处理测定10次，取平均值。

可溶性固形物：用PAL-1便携式手持折光仪测定，每个处理重复测定6次，取平均值。

可滴定酸：参考曹建康等[18]的方法，用0.01 mol/L的NaOH溶液滴定，结果以苹果酸折算系数0.067计算，每处理测定3次。

维生素C：采用紫外分光光度计法[19]，每处理测定3次。

还原糖：采用3,5-二硝基水杨酸法测定[20]，每处理测定3次。

1.4 数据处理

用Excel 2010对数据进行处理和作图，用SPSS 20对数据进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 Iturin A和8种植物精油最小抑菌浓度的测定

Iturin A对匍枝根霉的最小抑菌浓度为64 μg/mL。8种植物精油对匍枝根霉的最小抑菌浓度如表1所示。8种植物精油对匍枝根霉都有良好的抑菌效果，其中肉桂油、丁香酚、柠檬醛的MIC最低，是0.05%。综合考虑价格等因素，选择肉桂精油为复配原料。

表1 8种植物精油对匍枝根霉的MIC Table 1 MIC of 8 plant essential oils againstRhizopus stolonifer

2.2 Iturin A和肉桂精油对樱桃番茄软腐病的抑制作用

如图1所示，随着iturin A浓度的增加，樱桃番茄软腐病发病率逐渐降低。当iturin A质量浓度为512和1 024 μg/mL时，樱桃番茄软腐病发病率没有显著差异(P>0.05)。因此，iturin A最佳处理质量浓度为512 μg/mL。

图1 Iturin A对樱桃番茄软腐病的抑制作用Fig.1 Inhibition of iturin A on soft rot of cherry tomatoes

如图2所示，肉桂精油浓度越高，樱桃番茄桃软腐病的发病率越低。

图2 肉桂精油对樱桃番茄软腐病的抑制作用Fig.2 Inhibition of cinnamon essential oil on soft rot of cherry tomatoes

当肉桂精油体积分数为4%时，樱桃番茄发病率约为3.3%，比对照组低95%。但是，当用4%肉桂精油处理樱桃番茄时，樱桃番茄表皮发生了明显的皱缩，表明4%肉桂精油对樱桃番茄的品质有一定负面的影响，而1%肉桂精油对樱桃番茄果实的表皮没有显著的负面影响，因此，选择肉桂精油最佳处理体积分数为1%。与iturin A相比，肉桂精油对樱桃番茄软腐病的直接抑制效果较差，8 MIC浓度的iturin A就能使樱桃番茄软腐病发病率降低约90%，而肉桂精油浓度到达20 MIC才有相近的效果。

2.3 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄品质指标的影响

2.3.1 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄腐烂率的影响

贮藏期樱桃番茄果实的腐烂率是直观反映果实贮藏效果的重要指标。如图3所示，随着贮藏时间的延长，处理组和对照组果实的腐烂率均呈上升趋势。贮藏至15 d，对照组果实腐烂率高达55 %，肉桂精油组果实的腐烂率为45%，而iturin A组和iturin A+肉桂精油组果实腐烂率仅为17.35%和7.18%。进一步比较发现，在贮藏6～15 d内的同一贮藏时间，iturin A组和iturin A+肉桂精油组果实的腐烂率显著(P<0.05)低于对照组果实。

A-CK；B-1% 肉桂精油；C-512 μg/mL iturin A；D-1% 肉桂精油+512 μg/mL iturin A图3 不同保鲜物对樱桃番茄腐烂率的影响Fig.3 Effect of different preservatives on the rotting rate of cherry tomatoes

2.3.2 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄失重率的影响

由图4可知，随着贮藏时间的延长，各组樱桃番茄的失重率逐渐增加，但是对照组樱桃番茄的失重率上升最为明显。对照组果实失重率在贮藏0～3 d内变化不大，6～15 d内快速上升。肉桂精油单独处理的樱桃番茄也是从第6天开始失重率逐渐升高，但是增加的幅度显著低于对照组(P<0.05)。iturin A处理组与复配组失重率缓慢上升，贮藏至第15天时，失重率分别是0.81%和0.72%，两组之间差异不显著(P>0.05)。Iturin A+肉桂精油组失重率比对照低92%，与对照存在极显著差异(P<0.01)。说明iturin A单独处理或者与肉桂油复配处理能够有效延缓樱桃番茄果实水分的蒸发，降低其质量损失。

A-CK；B-1% 肉桂精油；C-512 μg/mL iturin A；D-1% 肉桂精油+512 μg/mL iturin A图4 不同保鲜物对樱桃番茄失重率的影响Fig.4 Effects of different preservatives on the weight loss rate of cherry tomatoes

2.3.3 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄色差的影响

a*表示樱桃番茄的红色度，b*表示樱桃番茄的黄色度，a*/b*的值越大表示樱桃番茄果实越红，越成熟，因此可将a*/b*作为评价樱桃番茄成熟的一种标志[21]。

A-CK；B-1% 肉桂精油；C-512 μg/mL iturin A；D-1% 肉桂精油+512 μg/mL iturin A图5 不同保鲜物对樱桃番茄色差的影响Fig.5 Effects of different preservatives on a*/b* of cherry tomatoes

从图5可以看出，在贮藏期间，各处理组果实的色差整体都是呈现上升的趋势。对照组和肉桂精油组在前6 d上升比较快，6 d以后上升比较缓慢，而iturin A组和iturinA+肉桂精油组前3 d上升比较快，之后缓慢上升。前3 d各组色差没有显著差异(P>0.05)，从第6天开始，iturinA组和iturinA+肉桂精油组色差都显著低于对照组(P<0.05)。其中，iturin A+肉桂精油组的色差最小，至第15天时，该组色差比对照组低约18%，表明iturin A与肉桂油复配能够延缓樱桃番茄果实的成熟，延长其货架期。

2.3.4 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄硬度的影响

从图6可以看出，在整个贮藏过程中，樱桃番茄的硬度呈现出下降的趋势。各处理组樱桃番茄的硬度下降较慢，从第3天起，iturin A组和iturin A+精油组的硬度始终显著高于对照组(P<0.05)。前6天，对照组和肉桂精油组果实的硬度下降较快，后期下降较慢。精油处理组果实硬度仅有6 d和12 d显著高于对照组(P<0.05)。贮藏第15天，iturin A和iturin A+肉桂精油组果实的硬度分别比对照组高32%和63%，差异极显著(P<0.01)。说明iturin A和iturin A+肉桂精油复配处理能够较好地维持樱桃番茄果实的硬度。

A-CK；B-1%肉桂精油；C-512 μg/mL iturin A；D-1%肉桂精油+512 μg/mL iturin A图6 不同保鲜物对樱桃番茄硬度的影响Fig.6 Effects of different preservatives on the hardness of cherry tomatoes

2.3.5 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄可溶性固形物含量的影响

果实中可溶性固形物的变化反映了成熟过程中果实的酸度向甜度转化的程度。如图7所示，除对照组外，总体上，樱桃番茄的可溶性固形物含量呈现下降的趋势。对照组的可溶性固形物含量在贮藏前期呈下降趋势，第9天时突然升高，且贮藏至第12天和15天时，对照组可溶性固形物含量显著高于其他处理组(P<0.05)，可能是由于第9天之后果实开始腐烂，失水率增加，使得单位体积的可溶性固形物含量增加。精油组的可溶性固形物含量在前9 d下降的趋势相对较慢，后期果实开始腐烂，可溶性固形物含量快速下降。贮藏后期，Iturin A组和iturin A+肉桂精油组的可溶性固形物含量有所波动，但基本保持稳定，复配组高于iturin A组，但是两者之间没有显著性差异(P>0.05)。Iturin A与肉桂精油复配处理对樱桃番茄可溶性固形物含量没有负面影响。

A-CK；B-1% 肉桂精油；C-512 μg/mL iturin A；D-1% 肉桂精油+512 μg/mL iturin A图7 不同保鲜物对樱桃番茄可溶性固形物含量的影响Fig.7 Effects of different preservatives on the content of total soluble solids of cherry tomatoes

2.3.6 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄可滴定酸含量的影响

果实中的有机酸对其风味有着重要的作用，可滴定酸含量的高低反映了果实的成熟程度，樱桃番茄中最主要的有机酸是苹果酸。贮藏期间，各处理组可滴定酸含量的变化趋势如图8所示。

A-CK；B-1% 肉桂精油；C-512 μg/mL iturin A；D-1% 肉桂精油+512 μg/mL iturin A图8 不同保鲜物对樱桃番茄可滴定酸含量的影响Fig.8 Effects of different preservatives on the content of titratable acid of cherry tomatoes

对照组和精油组果实的可滴定酸含量在贮藏前6 d处于下降的趋势，可能是由于果实有机酸一部分转化为糖类物质，一部分作为呼吸底物被消耗。第6天之后，对照组和精油组果实的可滴定酸含量逐渐升高，可能是由于后期果实开始腐烂，过度蒸腾失水，组织中汁液浓缩，致使可滴定酸相对含量增加[22]。Iturin A组和iturin A+肉桂精油组果实的可滴定酸含量在整个贮藏期间都是呈下降趋势，复配组下降趋势较为平缓。贮藏至第15天时，复配组可滴定酸含量比iturin A组高16%(P<0.05)。说明iturin A与肉桂精油复配能够减缓樱桃番茄可滴定酸含量的下降，更好地保持果实的品质。

2.3.7 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄VC含量的影响

VC是一种重要的营养物质，普遍存在于各类水果中，同时VC也是一种抗氧化剂，可以清除果实内的活性氧[23]。除复配组外，其余3组果实的VC含量在第3天显著降低，后期处于波动状态。Iturin A+肉桂精油组果实的VC含量没有明显的趋势，第3天时显著升高，之后一直处于波动状态，但是一直保持高水平，含量始终显著高于其他3组(P<0.05)。可能是由于iturin A与肉桂油结合处理使得樱桃番茄内部有关VC的代谢加强，使其一直维持高水平的VC含量。贮藏至第15天时，复配组VC含量高达(34.91±1.10) mg/100 g，比对照高65%。说明iturin A与肉桂油结合能使樱桃番茄VC含量保持在较高水平，有利于樱桃番茄的保藏。

A-CK；B-1% 肉桂精油；C-512 μg/mL iturin A；D-1% 肉桂精油+512 μg/mL iturin A图9 不同保鲜物对樱桃番茄VC含量的影响Fig.9 Effects of different preservatives on the content of vitamin C of cherry tomatoes

2.3.8 Iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄还原糖含量的影响

还原糖是樱桃番茄可溶性糖的主要部分。如图10所示，4组还原糖含量总体保持相对平稳，中间略有波动。呈现这种趋势可能是由于在后熟及衰老过程中，单糖不断被消耗，同时在许多代谢酶的催化下，淀粉等高分子多糖类物质被水解为寡糖和单糖类物质[24]，从而导致还原糖含量比较稳定。对照组果实还原糖含量在第3天有明显下降，随后又升高，第9天之后又下降。肉桂精油组和iturin A组果实的还原糖含量则是表现出波浪式梯度。不同的是，iturin A+肉桂精油组还原糖含量在前3 d有所升高，第3天之后又缓慢下降。但是除第9天外，该组还原糖含量始终显著高于其他3组(P<0.05)，其中第6天、第15天复配组还原糖含量比对照组分别高14.7%、10%。说明iturin A与肉桂精油复配能够较好地维持樱桃番茄的还原糖含量。

A-CK；B-1% 肉桂精油；C-512 μg/mL iturin A；D-1% 肉桂精油+512 μg/mL iturin A图10 不同保鲜物对樱桃番茄还原糖含量的影响Fig.10 Effects of different preservatives on the content of reducing sugar of cherry tomatoes

3 讨论与结论

本实验研究了iturin A与肉桂精油复配对樱桃番茄贮藏品质的影响。实验结果表明，iturin A和肉桂精油可显著降低樱桃番茄果实软腐病的发生率，这是由于iturin A和肉桂精油对匍枝根霉具有良好的抑制效果。512 μg/mL iturin A单独处理能抑制樱桃番茄果实的腐烂，减少质量损失，减缓色差的增加，保持较高的硬度，这可能是由于iturin A具有广谱抗真菌性，能够清除自由基和金属螯合物，阻止过氧化物对细胞的毒性损伤[25]，这与李蒙等[26]、牛耀星等[27]的研究结果一致。体积分数为1%的肉桂精油处理樱桃番茄能减少果实的失重率，这是由于精油的疏水性能够抑制水分的流失。SNCHEZ-GONZLEZ等[28]研究发现，佛手柑精油处理葡萄也能显著减少葡萄的质量损失。但是肉桂精油处理的樱桃番茄果实腐烂率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量等指标与对照没有显著差异(P>0.05)或者比对照更差，这可能是由于精油浓度过高，对樱桃番茄果实造成了不良影响。周汉军等[29]的研究也表明，1%蓝桉叶精油对砂糖橘又轻微药害，能缩短果实的贮藏期。本研究发现，iturin A与肉桂精油复配处理的樱桃番茄在第15天时腐烂率为7.18%，失重率仅为0.72%。张彪等[30]用20 g/m3ClO2处理樱桃番茄果实，贮藏第15天时，樱桃番茄腐烂率和失重率分别达到27%和5.8%；范小静等[31]用柠檬油微乳剂处理樱桃番茄15天后，樱桃番茄坏果率为14.13%，与这些研究结果相比，iturin A与肉桂精油复配能更有效地抑制樱桃番茄的腐烂变质。果实硬度的降低通常与细胞结构、细胞壁组成和细胞内物质的变化有关，这些生理变化通过调节果胶酶和多聚半乳糖醛酸酶的活性，加剧果实软化[32]。在整个贮藏过程中，各组樱桃番茄果实硬度持续降低，其中iturin A与肉桂精油复配处理的果实硬度下降最为缓慢，表明iturin A与肉桂精油复配能抑制相关酶的活性，减缓果实硬度下降，这与余定浪等[33]、梁芸志等[34]的研究结果一致。但是iturin A与肉桂精油复配使樱桃番茄保持高水平的还原糖和VC含量的机理，需要进一步的研究。

本研究表明，512 μg/mL iturin A与1%(体积分数)肉桂油复配能显著降低樱桃番茄果实的腐烂率，减少失重，减缓色差的提高和硬度的降低，减少可滴定酸、VC、还原糖含量的损失，是一种具有潜力的生物保鲜剂。